Геном сложность

Профилактика наследственных болезней может быть наиболее полной и эффективной, если в зиготу будет встроен ген, по функции заменяющий мутантный ген. Устранение причины наследственной болезни (а именно это и есть наиболее глубокий подход к профилактике) означает достаточно серьезное маневрирование с генетической информацией в зиготе. Это могут быть введение нормального аллеля в геном путём трансфекции, обратная мутация патологического аллеля, включение нормального гена в работу, если он блокирован, выключение мутантного гена. Сложности этих задач очевидны, но интенсивные экспериментальные разработки в области генной инженерии свидетельствуют о принципиальной возможности их решения. Вопрос о генно-инженерной профилактике наследственных болезней является уже не утопией, а перспективой, хотя и не близкой. [c.308]

Специфика структур определяется, кроме межатомных расстояний, валентных и торзионных углов, также и плотностью упаковки, которая особенно влияет на свойства больших органических молекул, полимеров, ферментов. Для всего живого принципиально важно, что высокомолекулярные вещества в организмах имеют регулярную структуру, сложность которой не уступает сложности аморфных, а правильность — правильности кристаллических структур. Феномен наследственности обязан точному воспроизведению специфических белковых структур по матрицам соответствующего генного набора. [c.27]

Установление первичной структуры субъединиц молекулы гемоглобина стимулировало исследования по расшифровке структуры так называемых аномальных гемоглобинов. В крови человека в общей сложности открыто около 150 различных типов мутантных гемоглобинов. Появляются мутантные формы гемоглобинов в крови вследствие мутации генов. Обычно мутации делят на 3 класса в соответствии с топографией измененного участка молекулы. Если замена аминокислоты происходит на поверхности молекулы гемоглобина, то это мутация первого класса подобные мутации обычно не сопровождаются развитием тяжелой патологии, и болезнь протекает бессимптомно исключение составляет серповидно-клеточная анемия. При замене аминокислоты вблизи гема нарушается связывание [c.81]

Скорость или степень превращения углеводного субстрата в полимерный продукт можно увеличить путем повышения удельной активности участвующих в синтезе ферментов, изменения механизмов регуляции синтетического процесса или увеличения доступности предшественников полисахарида. Число ферментативных стадий биосинтетического процесса зависит от сложности данного полимера, и любая попытка увеличить выход полимера должна быть основана на ясном представлении о данном биосинтетическом пути и механизмах его метаболического контроля. В настоящее время выход увеличивают путем отбора случайных мутантов. Скорость потребления субстрата можно повысить путем дупликации генов, продукты которых участвуют в формировании механизмов поглощения, но такой способ не обязателен, если у данного организма имеется несколько путей транспорта для каждого субстрата. [c.232]

Транспозоны могут служить маркером гена, предназначенного для клонирования. Как известно, при клонировании хромосомных генов бактерий иногда возникают сложности, связанные с тем, что нет простого метода, позволяющего выявить, какая из плазмид, несущих встроенный фрагмент хромосомной ДНК, содержит интересующий исследователя ген. Иногда эту проблему удается решить, выделив сначала мутант по этому гену с включенным в него или расположенным поблизости транспозоном. [c.308]

Если бы риккетсии возникли из митохондрий, а вирусы— из генов, то между бактериями, риккетсиями и вирусами должны были бы существовать четкие различия, соответствующие тем различиям, которые имеются между клеткой, митохондриями и генами. В действительности же наблюдается другое, а именно постепенный переход в смысле величины и химической сложности от самых малых вирусов к большим и далее — через риккетсии к бактериям. Сами бактерии для своего роста нуждаются в самых разнообразных веществах — от [c.153]

При такой сложности процесса свертывания крови отсутствие или недостаточная концентрация хотя бы одного из его факторов способны привести к массированному кровотечению. Например, если фактор, инициирующий активность тромбопластина, отсутствует совсем или содержится в ничтожно малом количестве, то для человека смертельно опасной становится даже маленькая ранка. Такая болезнь называется гемофилией. Различают две ее наследственные формы в зависимости от того, какой белковый фактор свертывания отсутствует, и соответственно какой ген дефектен (впрочем, клинически они проявляются одинаково). Гемофилия А (85% всех случаев) вызывается утратой фактора [c.172]

Сложность задач исследований генетики с ее 5 масштабами дискретности — геномным, хромосомным, генным, как неодинаковыми макроскопическими, а также триплетным и нуклеотидным, как микроскопическими,— потребовала продолжительного времени для их изучения. [c.6]

Сложность подхода к проявлениям начала соответствия в генетике нельзя преуменьшать, и видное место среди них занимает, по нашему мнению, резкая несимметричность энергетического фона микрофизики и генетики. Б физике к нему относятся длинноволновые инфракрасные частоты — большие квантовые числа. Когда же в генетике проводится измерение с помощью основных мутагенов, то энергетический диапазон соответствует, наоборот, малым квантовым числам. Источником этой несимметричности и является тот шаг вперед, который делают основные мутагены в сравнении со всеми остальными молекулами, далекими от мутагенеза. Как можно уловить, это обоснование несимметричности гораздо сильнее предвещает отделение генного состояния от химического, чем возникновение в нем нуклеиновых кислот. [c.36]

В молекулярных телах нет чистоты состояния, как она выражена в микрофизике или в генетике, но различный молекулярный катализ можно расценивать как подготовку к ней. По-другому это выражено в тех свойствах, которые позволили возникнуть предпосылкам для перехода от химического к генному состоянию в значительно более узком кругу химического строения. Можно допустить, что интеграция молекул, обладающих каталитическими свойствами, выше, чем молекул, которые их лишены. Тогда молекулярные химические катализаторы стоят выше сопоставимых по сложности молекул без каталитической способности, а химические мутагены в генном поле еще более интегральны. Однако все они несопоставимы со свойствами генов, [c.60]

Столь долгий период созревания генетики бактерий был обусловлен двумя ее особенностями, делавшими изучение генетики бактерий более трудным делом по сравнению с изучением генетики многоклеточных животных и растений. Во-первых, если в генетических опытах на высших формах изучается обычно различие в признаках между отдельными организмами, то различие в признаках, которое наблюдают при изучении изменчивости бактерий, относится обычно к целым популяциям. В результате такие свойства отдельной бактерии, как патогенность или способность к сбраживанию определенных субстратов, проявляются лишь как поведение всей культуры в целом. Даже такие относительно четко выраженные признаки, как гладкость или шероховатость колоний, образуемых бактериями, представляют собой в конечном счете признак в общей сложности миллиона или около того бактерий, входящих в состав макроскопической колонии, а не признак непосредственно той бактерии, которая дала начало этой колонии. Во-вторых, существуют два в корне различных пути, в результате которых может измениться признак чистой бактериальной культуры, и лишь один из этих путей действительно связан с мутированием генов. Другой процесс, не влияющий на наследственность, за которым и посейчас сохранилось название адаптация, заключается в непосредственной реакции на изменение окружающей среды всех бактерий культуры. Адаптивные изменения носят только временный харак- [c.132]

Во многих случаях невозможно однозначно определить расположение границы экзон-интрон, основываясь исключительно на сравнении мРНК и гена. Сложность состоит в том, что на каждом конце интрона повторяется короткая последовательность, обычно составляющая от 1 до 4 п. н. На рис. 20.18 приведен участок р-глобиновой последовательности мыши (или кролика), в которой любая из четырех пар сайтов может соответствовать концам интрона. [c.255]

В ядрах клеток дрожжей, насекомых, червей содержится в 5—10 раз, а у млекопитающих в несколько сотен раз больше ДНК, чем в клетке Е. соИ. Содержание ДНК в расчете на гаплоидный геном в целом увеличивается с возрастанием сложности организма. У амфибий и растений оно сильно варьирует от вида к виду и может значительно (в 10 раз и более) превышать количество ДНК в клетках млекопитающих. Однако было бы неверным считать, что прогрессивная эволюция, как правило, сопровождается увеличением содержания ДНК в расчете на гаплоидный геном. Известны также случаи, когда достаточно близкие виды содержат количество ДНК, различающееся в несколько раз. Это явление описано как парадокс содержания ДНК (англ. С value paradox), который до сих пор не получил достаточно определенного объяснения. Таким образом, размеры геномов не коррелируют с тем количеством ДНК, которое предназначено для выполнения функции кодирования бе.лков. [c.185]

В клетках Salmonella typhimurium ферменты биосинтеза гистидина детерминируются в общей сложности десятью различными генами. Они образуют единый кластер — гистидиновый оперон, представляющий собой последовательную группу генов, транскрибируемых в виде единой молекулы информационной РНК [143]. Символы этих генов His А, His В и т. д. приведены на рис. 14-28, а их локализация на генетической карте Е.соИ показана на рис, 15-1. Ген His В детерминирует сложный белок с двумя независимыми ферментативными активностями (рис. 14-28). [c.160]

Рассмотрим теперь вкратце не совсем понятные химические явления, лежащие в основе таких явлений, как генетическая рекомбинация, интеграция вирусной ДНК с геномом клетки-хозяина и исключение профага из хромосомы клетки-хозяина. О сложности процесса рекомбинации свидетельствует тот факт, что у мутантов, дефектных по способности к рекомбинации, мутации локализуются не в одном, а в нескольких участках (генах) хромосомы Е. oli-, соответствующие гены обозначаются через гесА, В, С, F, G и Н. Бактерии с мутациями в некоторых из этих генов необычайно чувствительны к ультрафиолетовому облучению, что свидетельствует об их неспособности репарировать (восстанавливать) повреждения ДНК, вызванные действием ультрафиолета (гл. 13, разд. Г, 2). Из этого следует, что некоторые из ферментов, обеспечивающих процесс рекомбинации, нужны клетке также и для восстановления повреждений, вызванных действием ультрафиолетового излучения. Однако специфические функции большинства продуктов этих генов все еще до конца не выяснены. Считают, что у Е. oli имеются две полноценные системы общей рекомбинации. В геноме фага Я, имеются гены, кодирующие другую рекомбинационную систему, функционирующую независимо от продуктов генов фага Я, inf и xis (рис. 15-15), необходимых для интеграции и исключения генетического материала вируса и обеспечивающих процессы сайт-специфической (для определенных участков геномов) рекомбинации между генами клетки-хозяина и вируса. [c.281]

Всякий биохимик должен быть не только химиком, но и биологом, по крайней мере настолько, чтобы иметь представление о разделах биологии, касающихся изучаемых им живых организмов. Например, исследование биохимических законов генетики и наследственности требует хорошего знакомства со строением клеточного ядра и цитоплазмы, протоплазмы клетки и хромосомного состава генов клеточного ядра. В некоторых случаях биохимику интересно исследовать протекание реакций непосредственно в организме (in vivo или in situ), а в других — выделить их из живого окружения и проследить за ними в изолированной системе (in vitro). Вследствие большой сложности даже наиболее распространенных биохимических процессов, как, скажем, метаболизм углеводов, ученым приходится проявлять большую изобретательность при разработке методов изолирования биохимических процессов и их изучения. Поэтому мы начнем с краткого обзора методов, применяемых в биохимии, а затем ознакомимся с основными областями исследований этой многогранной науки. [c.477]

Говоря о возможности определить наследуемость содержания белков количественно, наверняка не учитывается вся сложность этого явления и имеется мало средств воздействия на данный признак. Ввиду этого, а также благодаря впечатляющему развитию техники электрофореза за последнее десятилетие у многих растений изучен генетический детерминизм белков и ферментов. Тредставляется более полезным разложить сложный признак содержания белков на сумму свойств, каждое из которых определяется геном. Таким путем переходят от количественной наследственности (наследуемости признака) к наследственности полименделевской . [c.48]

Уменьшение программы может происходить по двум причинам. Во-первых, может уменьшиться объем функционирующей информации, т. е. может укоротиться действующий, пе блокированный геном. Во-вторых, текст этого функционального сообщения может измениться, став более упорядоченным, т. е. функционирующая информация может стать частично избыточной. В этом случае происходит упрощение текста, он становится менее случайным. В первом случае ценность каждого элемента сообщения, каждой буквы остается высокой и может даже возрасти, во втором случае убывает и сложность, и ценность. Есть основания думать, что при эволюционном упрощении, определяемом специфической адаптацией паразита или самца червя ВопеШа, реализуется первый случай — сложность убывает, а удельная ценность функциональной генетической информации не убывает и может даже возрастать. Высокая ценность означает высокую приспособленность (и приспособляемость), незаменимость и структуры, в функций. [c.572]

Эти данные показывают, что несмотря на всю сложность прогнозирования результата специфических аминокислотных замен, с помощью описанного подхода все же можно идентифицировать боковые группы, замена которых приведет к улучшению кинетических свойств фермента. Кроме того, стало очевидно, что сродство данного фермента к субстрату, а также каталитическую эффективность реакции можно повысить in vitro, внося соответствующие изменения в клонированный ген. [c.172]

В результате всесторонних исследований был идентифицирован и охарактеризован весь набор и/Лгенов К. pneumoniae. Эти гены организованы в один кластер длиной примерно 24 т. п. н. (рис. 14.4), который содержит семь отдельных оперонов, кодирующих в общей сложности 20 разных белков (табл. 14.2). Для того чтобы образовалась активная нитрогеназа, все иг/-гены [c.310]

Имея в виду всю сложность процесса фиксации азота микроорганизмами, можно сделать вывод, что простого введения в недиазотроф-ную клетку-реципиент одного или двух nif-re-нов недостаточно для того, чтобы она приобрела способность связывать азот. Более того, даже введение в геном растений полного кластера nif-генов длиной 24 т. п. н. не даст необходимого [c.313]

Молекулярные основы фиксации азота всесторонне исследовались на К. pneumoniae, которая может служить модельной системой для изучения симбиотических бактерий семейств Rhizobium и Bradyrhizobium. Детально охарактеризована нитрогеназа, азотфиксирующий фермент. Молекулярно-генетические исследования показали, что фиксация азота бактериями — это сложный процесс в нем участвует семь координированно регулируемых оперонов, кодирующих в общей сложности 20 разных белков. Это делает пока невозможным создание с помощью методов генной инженерии растений, которые могли бы сами усваивать азот, и других азотфик-сирующих бактерий. [c.327]

Вступая в симбиотические отношения с растениями, штаммы Rhizobium стимулируют образование на их корнях клубеньков, где и происходит размножение этих бактерий и фиксация азота. Разумно бьию предположить, что, если с помощью методов генной инженерии удастся создать бактерии, способствующие образованию большего количества клубеньков, конкурентоспособность инокулирующих штаммов Rhizobium в борьбе за место на корнях растений-симбионтов повысится по сравнению со штаммами дикого типа. К сожалению, обнаружилось, что в образовании клубеньков участвует множество разных генов, и эта сложность затрудняет проведение соответствующих молекулярно-генетических экспериментов. [c.328]

В качестве одной из примечательных особенностей генетического материала цианобактерий отмечают значительные различия величины цианобактериальной хромосомы. Размеры геномов, изученные более чем у 100 щтаммов из разных групп, располагаются в диапазоне 1,6 —8,6-10 Да, при этом просматривается определенная корреляция между степенью морфологической сложности и величиной генома, достигающего максимальных значений у цианобактерий со сложной организацией трихомов и циклами развития. В группе цианобактерий сформирован самый крупный геном, обнаруженный до сих пор у прокариот. В то же время некоторые цианобактерии в отнощении морфологической сложности также достигли верщины в мире прокариот и не имеют равных среди других грамотрицательных эубактерий. [c.313]

Принято использовать понятие репликон , предложенное в 1463 г. Ф. Жакобом, С. Бреннером и Ф. Кьюзеном для обозначения генетической единицы репликации, т. е. сегмента ДНК, который автономно воспроизводится (реплицируется) а процессе клеточного роста и деления. Каждый репликон должен иметь систему управления собственной репликацией. Хромосома Ё. oli, плазмиды, ДНК бактериофагов представляют собой репликоны разной сложности, способные к автономной репликации tf клетке и имеющие систему инициации. Репликон может содержать в себе гены, кодирующие синтез всех белков, необходимых для репликации (хромосома Е. oli), части таких белков (некоторые сравнительно крупные бактериофаги) или использовать для своей репликации практически только чужие белки (мелкие фаги М13 или G-4, содержащие однонитевые циклические ДНК). [c.407]

ПЦР. Учитьшая сложность культивирования бруцелл, применение ПЦР позволяет при значительном повышении чувствительности метода обнаружения возбудителя существенно сократить сроки анализа. В качестве мишеней для праймеров используют участок генома В. abortus, кодирующий иммуногенный белок ВС8РЪ ), или фрагмент гена, кодирующего синтез мембранного белка с массой 43 кДа. Чувствительность метода — 100 клеток в образце. [c.131]

Анализ гуминовых веществ (ГВ) имеет более чем двухсотлетнюю историю, т к его начало обычно связывают с работой Ф Ахарда (1786 г), посвященной химическим исследованиям состава торфа [451 ] Однако до сих пор важнейшие вопросы генезиса и строения ГВ практически не решены Причин, по-видимому, две смещение научных приоритетов в XX веке преимущественно к биоорганическим молекулам в связи с проблемами медицины, биотехнологии, генной инженерии, селекции, сложность изучения их генезиса и строения Если синтез высокомолекулярных органических соединений в живых организмах осуществляется на основе генетического кода и приводит к структурам, большая часть которых может трактоваться как индивидуальные вещества, а нарушение генетической информации — патология, гибель организма и прекращение синтеза, то в основе синтеза ГВ лежат иные принципы и их главное требование — отбор структур, которые в условиях биосферы, главным образом в корнеобитаемых слоях почв, способны приобрести устойчивые свойства и создать необходимые экологические условия для обитания растений и почвонаселяющих микроорганизмов [c.346]

Расчет распределения времени пребывавкя в гомо генном реакторе с произвольной структурой потоков, опй-оываемой ячеечной моделью, в работах [12,1 осуществлен на основе математического аппарата цепей Маркова. Далее [н] этот метод был расширен для расчета химических реакций произвольной сложности в гомогенных реакторах. Однако информа дик ш распределенин времени пребывания недостаточно для того, чтобы рассчитать превраще-. ние в дисперсной фазе для химической реакции порядка, отличающегося от первого. Для проточного реактора с мешалкой важное влияние на превращение в дисперсной фазе оказывает взаимодействие между каплями за счет коалесценции и ре диспергирования. При отсутствии взаимодействия каждая капля ведет себя как неаа -висимый периодический реактор со своим временем пре >-бывания равным возрасту капли. При этом реактор является полностью сегрегированным по дисперсной фазе. В связи с различным временем пребывания капель возникает распределение по концентрации в дисперсной фазе. При наличии коалесценции и редиспергирования происходит уменьшение разницы в концентрации капель. При бесконечной скорости взаимодействия концентрация в дисперсной [c.142]

Рис. 8-12. Эволюция миоглобина и гемоглобина, возникших из предкового кислород-связывающего гемопротеина. Во всех миоглобинах, а также в а- и р-цепях всех современных гемоглобинов (исследовано в общей сложности 145 последовательностей) имеются шесть инвариантных остатков и большое число близких по свойствам аминокислот, занимающих в этих белках одинаковые положения. Можно предположить, что ген, кодировавший предковый одноцепочечный гемопротеин, подвергся дупликации. Одна из образовавшихся копий дала начало миоглобиновому гену, а другая - первоначальному гемоглобиновому гену. Оба этих гена в дальнейшем подвергались независимым мутациям. Гемоглобиновый ген мог в какой-то момент еше раз подвергнуться дупликации, в результате чего образовались современные гены а- и р-цепей.

Растения издавна являются поставщиками химических соединений для самых разных отраслей химической промышленности. Это не только такое сырье, как сахара, но и целый набор сложных вторичных метаболитов, например каучук, кокаин, вещества, использующиеся в качестве красителей, вкусовых добавок и пряностей. Получить такие вещества методом химического синтеза часто бывает невозможно из-за сложности их строения. Сегодня, воодушевленные успехами биотехнологии, ученые вновь обращаются к царству растений. Они не только пытаются отыскать пути к улучшению способов выработки уже освоенной продукции (например, аймалина и кодеина), но и разработать новые принципы биотрансформации и получить новые продукты. Нам предстоит в ближайшие годы заставить гены растений работать в бактериальных клетках сложность этой задачи состоит в том, что мы плохо знаем, как они работают даже в собственных клетках. Кроме того, вторичные метаболиты образуются в результате многоступенчатых процессов, о регуляции которых нам тоже почти ничего не известно. Можно думать, что путем использования культур растительных тканей мы сможем разработать новые подходы к получению ценных химических продуктов, особенно лекарственных веществ, а также улучшить сорта растений. Работая с культурами тканей растений, мы сможем контролировать образование таких веществ и при этом не зависеть от капризов погоды и не думать о вредителях растений, которые так сильно влияют на образование нужных нам веществ. [c.172]

Все они хорошо знали химию, но этого было мало. Они не подозревали, что во все11 необъятной сложности сведений, накопленных наукой, есть пустые места и грубые ошибки. Эти пустые места и грубые ошибки не.ль-зя было преодолеть без периодического закона — а закон нельзя было вывести, пока были пустые места и грубые ошибки. Его нельзя было открыть, опираясь только на известное. Нужна была прозорливость гения, способного почувствовать великий порядок в видимом хаосе уже познанных свойств вещества. Нужна была непостижимая способность к обобщению, чтобы в бесконечном многообразии увидеть всеобъемлющую простоту закона. Нужна [c.8]

Оба этп продукта обладали аптечным запахом, но пригодным для парфюмерной промышленности. Гидролиз диэфира щелочью под давлением в условиях первой стадии привел к образованию незначительных количестн смеси моноэфиров, ок1[с гение которых нитробензолом дало около 10% ванилаля. Вследствие малых выходов и сложности работы метод не представлял практического интереса и был оставлен. [c.622]

Учитывая сложность и большую наукоемкость генно-инженерных работ на первом этапе развития биотехнологии в научных учреждениях сельскохозяйственного профиля, основное внимание было уделено проблемам клеточных технологий, позволивших создать большое разнообразие сомаклональных вариантов растений пшеницы, ячменя, клевера, люцерны, картофеля, сахарной свеклы, томатов, плодовых и других культур. В этих целях использовались гаплоидные, автодигаплоидные варианты пыльниковой и пыльцевой культуры регенеранты из эмбриоидов, сформировавшиеся в каллусных тканях, полученных из незрелых зародышей и других органов растений. [c.425]

Каждая из таких супрессорных мутаций является вместе с тем и мутацией гП, а поэтому можно изучить их реверсию к дикому типу г так же, как это делалось для мутации F O. Обнаружилось, что эти супрессорные мутанты, подобно мутантам F O, обычно не ревертируют к истинному дикому типу г. Вместо этого вновь образуются двойные супрессированные мутанты, способные размножаться на штамме К- Линии III я IV на фиг. 161 показывают расположение ряда мутаций г11, выделенных в качестве супрессора к двум супрессорам F 9 и F 7. Видно, что эти вторичные супрессорные мутации также происходят вблизи исходного мутантного участка F O в гене rllB. Точно таким же образом можно выделить и супрессоры к супрессорам супрессоров. Так было выделено в общей сложности около 80 независимых мутаций rll (включая мутацию F O), каждая из которых является супрессором некоторых других мутаций в том же наборе и располагается на сравнительно небольшом участке гена гПВ. Следует, однако, иметь в виду, что двойные мутанты, несущие мутацию и ее супрессор (и, следовательно, способные образовывать стерильные пятна па штамме К), образуют на обычном штамме Е. oli стерильные пятиа различных типов. Часть этих стерильных пятен почти или совершенно не отличается от пятен истинного дикого типа, тогда как мутантный характер других распознается легко и они довольно сильно напоминают стерильные пятна типа г. [c.330]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология